含LPSO结构相稀土镁合金热扭转变形的动态再结晶

基于扭转实验,研究了含LPSO结构相的高强耐热稀土镁合金在扭转变形条件下的组织和性能演变。采用热扭转变形对铸态Mg-13Gd-4Y-2Zn-0. 5Zr镁合金施加累积剪切应变,获得合金的扭转等效应力-等效应变曲线,确定了该种合金不同变形条件下的动态再结晶临界应变,并结合光学显微镜(OM)和显微硬度计对合金的组织和力学性能进行了表征。实验结果表明:低应变速率下(0. 001和0. 01 s-1),在很小的临界应变下就发生动态再结晶。较高应变速率下(0. 1 s-1),随变形温度升高,临界等效应变降低,更易发生动态再结晶。在400℃变形时,低应变速率下(0. 001 s-1)发生明显的不连续动态再结晶,沿晶界形成'项链状'组织。随应变速率增加,晶粒内部依次启动LPSO结构相变形扭折、连续动态再结晶和孪生机制以协调变形。在应变速率为0. 01 s-1时,随温度升高,动态再结晶程度增加,在LPSO结构相扭折处产生塞积,使LPSO结构相断裂、细化。由于扭转变形时,从边缘到心部变形量不同,从心部到边缘的显微硬度值逐渐增大。总体上,低温变形时的力学性能较好,但是,在350~450℃的温度范围内显微硬度值大小差距不明显。

四元阵列MEMS矢量水听器的有限元分析

运用ANSYS Workbench12.0有限元软件对一种单片四元阵列微机电系统(MEMS)矢量水听器微结构进行了有限元分析。首先介绍了四元微结构的工作原理,然后推导了四元微结构的数学模型并建立了有限元模型,最后对该微结构进行了静、动态特性分析,得到了该四元微结构的电压灵敏度为0.6mV/Pa,维间耦合≤1.6%,固有频率为1 982.5Hz,满足水听器设计指标。

单矢量振动传感器的地震动信号方位估计

地震动信号的方位估计对于无人值守系统具有重要意义,传统的地震动信号方位估计在传感器阵列的基础上通过相应的算法处理来实现。MEMS矢量振动传感器由于可以获得地震动信号传播过程中的矢量信息,因此,通过单个矢量传感器便可实现一定范围内的方位估计并提出了一种通过旋转MEMS矢量传感器坐标轴扩展定向范围的方法,实验结果表明该方法系统结构简单、灵敏度高,方位估计角度误差平均小于5°,应用前景广阔。

应变速率对Mg-13Gd-4Y-2Zn-0.5Zr镁合金旋转反挤压的影响

旋转反挤压是一种将旋转运动和正常反挤压运动相结合的塑性成形新方法,可以实现Mg-13Gd-4Y-2Zn-0. 5Zr镁合金的剧烈塑性变形,改善其组织和性能。以旋转挤压为工艺对象,利用Gleeble-3500热模拟机研究了镁合金杯形件成形过程中应变速率对材料组织和性能的影响规律。结果表明:Mg-13Gd-4Y-2Zn-0. 5Zr镁合金杯形件旋转反挤压过程中,显微硬度分布较为均匀,试样从外部到内部的晶粒逐渐细化,沿旋转方向动态再结晶程度逐渐提高,晶粒尺寸逐渐减小。在周向应变速率ε周从0增大到0. 05 s^(-1)的过程中,动态再结晶晶粒的占比逐渐上升,在ε周为0. 005 s-1时,片状LPSO相的破碎使此时材料的硬度提高,并抑制了动态再结晶晶粒的产生。ε周的继续增加使位错密度增大,促进了动态再结晶。在旋转反挤压进行过程中,随时间的增加成形载荷波动上升,且随着ε周的增加,成形载荷逐渐下降。

响应面法优化镁合金杯形件旋转挤压参数的研究

旋转挤压是一种新的大塑性变形方式,变形温度、进给速度以及应变速率是影响其变形的主要工艺参数。基于Box-Behnken试验设计,借助Deform-3D软件对不同工艺参数进行了有限元模拟,建立了旋转挤压工艺参数与杯形件应变均匀性、损伤值及应力值之间的预测模型。采用Design Expert软件对响应模型进行了回归系数及方差分析,并结合试验分析得到镁合金杯形件旋转挤压最优工艺参数:变形温度454℃,轴向进给速度1.5 mm/s,应变速率0.21s^(-1)。相应的最优响应值分别为:应变标准差1.150、损伤值0.0534、应力值20.7 MPa。利用Gleeble-3500热模拟机进行了试验验证,结果显示杯形件变形均匀,成形效果良好。

热处理对大型变形高强耐热镁合金组织与性能的影响

通过拉伸试验和微观组织观察,研究了固溶处理及时效处理对合金成分为Mg-13Gd-4Y-2Zn-0.5Zr的大型变形高强耐热镁合金微观组织和性能的影响。结果表明,合金的最佳热处理工艺为430℃×8h+225℃×16h。当固溶温度为430℃时,会发生动态再结晶,晶粒得到细化,提高了抗拉强度。经过时效,灰色LPSO相数量增多,提高了合金的力学性能。合金轴向抗拉强度为332 MPa,延伸率为11.5%;环向抗拉强度为375 MPa,延伸率为12.3%。

镁铝薄板的爆炸焊接可行性探究

为结合镁的轻质高强与铝的耐腐蚀性,利用大型有限元软件ANSYS/AUTODYN对镁铝薄板的爆炸焊接过程进行了仿真模拟,得到其最佳工艺参数,即当基覆板间距为2 mm、装药高度为13 mm时,镁铝薄板具有良好的焊接效果。设置试验进行验证,试验结果与模拟结果具有良好的一致性,可见镁铝薄板具备爆炸焊接的可行性。

Mg-13Gd-4Y-2Zn-0.5Zr镁合金高温热压缩变形研究

采用Gleeble-3500热模拟机对Mg-13Gd-4Y-2Zn-0.5Zr镁合金高温热压缩变形进行了研究试验,变形温度为350℃,变形速率为0.001~0.1s^(-1),获得了等温热压缩变形过程中的流变应力-应变关系曲线。对比分析了压缩变形后的组织和硬度,得到了该温度下不同应变速率对材料组织和硬度的影响规律。结果表明,该合金在350℃变形温度下,显微组织很相近;但是峰值应力和合金硬度均随着应变速率的增大而增大。

反挤压筒形件成形力研究

采用滑移线方法分别分析了反挤压成形筒形件时的新工艺(反挤压空心坯料)与传统工艺(反挤压实心坯料)的金属流动情况,提出了与金属流动情况相容的滑移线场,并在此基础上分别推导出了两种不同工艺的成形力公式。应用Deform-3D软件对两种不同工艺方案进行了数值模拟。将得到的结果与公式计算得到的结果比较,误差约为2%。对比发现,反挤压空心坯料能够有效降低成形力,并且成形力的大小与空心坯料的内孔直径大小有关。通过对比两种不同工艺成形铝合金轮辋时的成形力验证了这一结论。

利用RBF神经网络预测反挤压连杆衬套过程中的挤压力

采用单因素试验法,利用模拟软件Simufact进行了锡青铜连杆衬套反挤压试验,试验选取了挤压温度、凹模圆角半径和挤压比为试验因素,挤压力为评价指标。基于MATLAB软件,建立了挤压因素与挤压力之间的RBF神经网络模型,得到挤压温度、凹模圆角半径、挤压比和挤压力之间的非线性关系。通过试验数据进行RBF神经网络模型训练,然后再用训练好的RBF神经网络模型预测挤压力,并将预测的挤压力值与模拟的挤压力值做对比。结果表明:该神经网络模型能高精度地预测反挤压连杆衬套过程中的挤压力。

基于Simufact筒形件强力旋压旋轮数量对成形质量的影响

为了得到成形质量较好的锡青铜连杆衬套,采用有限元软件Simufact对旋压工艺中不同旋轮数量进行数值模拟研究。使用锡青铜筒形件作为研究对象,对同一毛坯件进行双旋轮和三旋轮的旋压工艺模拟,以内径扩径量、壁厚偏差、椭圆度作为旋压成形质量的评价指标,通过对比分析,结果表明:双轮旋压内径扩径量由底部至口部不断增大,三轮旋压内径扩径量先减小后增大;双轮旋压后的壁厚偏差小于三轮旋压;双轮旋压后的椭圆度较三轮旋压偏大;三轮旋压的成形质量较为稳定,双轮旋压波动较大。因此,采用三轮强力旋压工艺加工后的锡青铜连杆衬套的成形质量较双轮旋压略好,尺寸精度更高。